Устройство для образования майны в акватории забоя

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„3 266935

А2 (59 4 Е 02 F 3 88

1 э

1 э

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е"

Фиг.!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО дедАм изОБРетений и ОткРытий (61) 1139805 (21) 3844952/29-03 (22) 19.12.84 (46) 30.10.86. Бюл. У 40 (71) Новосибирский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института транспортного строительства (72) Д.В. Рощупкин, В.Т. Пименов и В.Д. Здобнина (53) 621.879.45(088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

Ф 1139805, кл. К 02 F 3/88, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ МАЙНЫ

В АКВАТОРИИ ЗАБОЯ (57) Изобретение относится к области строительства и предназначено для поддержания части акватории в незамерзающем состоянии. Для этого устройство для образования майны имеет воздухозаборный оголовок (ВО) 10.

Размещен ВО 10 над воздуховыпускным элементом 2 и сообщен посредством шарнирного соединения 22 и трубопровода 11 с компрессором (К) 12. Теплообменные трубы (ТТ) подогревателя

14 воздуха размещены на панели.. Сечение выступающей части ТТ по мере его приближения к панели должно увеличиваться. ТТ и смежная с ними поверхность панели покрыты гидрофобным материалом. Для очистки ТТ от ледяной корки они имеют патрубки со свободными торцами и запорными приспособлениями. При включении .К 12 атмосферный воздух через зазор ВС поступает в ВО 10, а из него — в трубопро" вод 11. Из трубопровода 11 воздух поступает в К 12 и в виде сжатого воздуха подается в напорный трубопровод 13. Далее из подогревателя 14 по-а догретый воздух по трубе 15 поступает к эрлифтиой камере 5 и в воэдуко- (/) выпускной элемент 2. Талая приточная вода, насыщенная пузырьками воздуха, С в виде факела поднимается к поверхности воды, образуя бугор 6 растека- 2 ния йоды. Вода стекает в сторону леМиб дяного покрова и, растапливая лед, увеличивает размеры майны. Изобретение — дополнительное к авт. св.

У 1139805 2 з.п. ф-лы,5 ил.

zzz3 11 2Е 1z 2Б5 Сп

12бб935!!зобретепие относится к строительству, в частности в зимнее время, предназначено для поддержания части акватории в незамерзающем состоянии, т.е. для образования майны, и явля- 5 ется усовершенствованием известного устройства по авт. св. Р 1139805.

Целью изобретения является повышение эффективности использования май-" нообразователя путем засасывания в .компрессор теплого воздуха и повышения интенсивности подогрева воздуха в подогревателе.

На фиг. 1 изображено устройство, вид сбоку; на фиг. 2 — подогреватель воздуха, вид сбоку; на фиг. 3 — то же, вид сверху; на фиг. 4 — разрез

А-А на фиг. 2, с теплообменной трубой овоидального сечения; на фиг. 5 то же, с теплообменной трубой круглого сечения.

На фиг. 1-5 приняты обозначения:

1 — дно акватории; 2 — воздуховыпускной элемент в виде патрубка с опорами 3, водосборньпчи трубами 4 и эрлифтной камерой 5; 6 — бугор растекания воды; 7 — ледяной покров; 8 зона циркуляции воды; 9 — понтоны;

l0 — воздухозаборный оголовок всасы30 вающего трубопровода 11 компрессора

l2; 13 — напорный трубопровод компрессора 12; 14 — подогреватель воздуха; 15 — воздухоподающая труба напорного трубопровода компрессора;

16 — панель подогревателя воздуха

14; 17 — теплообменная труба; 18— гидрофобное покрытие; 19 — патрубок с запорным приспособлением 20; 21 окна в водосборных трубах 22 — шар40 нирное соединение; 23 — опора трубопровода 11 на ледяном покрове 7;

24 — опоры подогревателя воздуха; .25 — основание компрессора; 26— соединения трубопроводов.

Устройство работает следующим об45 разом.

Устройство в виде блоков доставляют на объект, к месту установки.

Простейшее деление устройства возможно на такие блоки: воздуховыпускной патрубок 2 с опорами 3, водосборными трубами 4 и эрлифтной камерой 5, понтоны 9, компрессор !2, подогреватель воздуха с опорами 24, комплект трубопроводов 11, 13, 15 и оголовок 10.

Устанавливают на дно 1 акватории воэдуховыпускной патрубок 2. Опоры 3 вдавливаются в грунт 1 под действием веса блока, водосборные трубы 4 располагаются параллельно дну 1. Устанавливают на дно 1 наклонно подогреватель воздуха 14, присоединяют трубы

15 и 13 с помощью соединений 26. Соединения 26 могут быть фланцевыми, как показано на фиг. 1, или любого другого типа. Устанавливают компрес.сор 12 на берегу или на ледяном покрове 7 (фиг.! ) . Компрессор может быть принят передвижной или стационарный фиг. !) . Опускают на воду понтоны

9 над патрубком 2. Устанавливают на понтонах 9 оголовок 10 так, чтобы его входные кромки были размещены у поверхности воды. Соединяют оголовок

10 и компрессор 12 всасывающим трубопроводом 11. Присоединяют к компрессору 12 напорный трубопровод 13. Устройство готово к работе.

Включают в работу компрессор 12.

Атмосферный воздух через зазор ВС между кромками В воздухозаборного оголовка 10 и поверхностью воды С поступает в оголовок 10, а из него во всасывающую трубу 11. Из трубы ll воздух поступает в компрессор 12 и уже в виде сжатого воздуха компрессором 12 подается в напорный трубопровод 13. Из трубопровода 13 воздух поступает в подогреватель 14, где подогревается. Подогретый воздух по воздухоподающей трубе 15 транспортируется к эрлифтной камере 5 и поступает в нее. Из камеры 5 воздух поступает в воздуховыпускной патрубок 2.

Пузырьки воздуха, имеющие плотность намного меньшую плотности воды, вытесняются водой вверх. Они поднимаются, захватывая с собой частицы воды.

В патрубке 2 создается ток воды снизу вверх. Убывшая из патрубка 2 вода ,,замещается водой, поступающей из .придонного слоя через окна 21 по водосборным трубам 4. Теплая придонная

i вода, насыщенная пузырьками воздуха в виде факела поднимается к поверхности воды, образуя бугор растекания воды. С бугра 6 вода стекает на поверхность ДС в сторону ледяного покрова 7. Теплая. вода растапливает лед. Размеры майны увеличиваются.

К потоку воздушной смеси в факеле присоединяются окружающие слои воды акватории. Создаются зоны циркуляции воды 8. Нижние теплые слои воды поднимаются кверху, принося дополнительное тепло. Кромка ледяного покрова

1266935

55 отступает еще дальше, размеры майны увеличиваются.

Воздух, выходящий из патрубка 2, проходя через слои воды нместе с теплой придонной нодой, вытекающей из патрубка 2, нагревается. Воздух ) имеющий более высокую температуру, чем атмосферный,из бугра растекания воды 6, попадает в полости ноздухоэаборного оголовка 10. Через бугор растекания 6 н полость оголовка 10 выходит не весь объем воздуха, подаваемый компрессором 12 н напорный трубопровод 13 и вытекающий из патрубка 2, Часть его растворяется в воде акватории и уносится циркулирующей водой н дальние места акватории.

Продолжающим работать компрессором теплый воздух из полости оголонка 10 с некоторой добавкой атмосферного воздуха восполняющей потери теплого воздуха, засасывается по трубопроводу ll, сжимается и направляется по трубопроводу 13 н подогреватель 14.

В подогревателе температура воздуха еще повышается. Подогретый воздух из подогревателя !4 по трубе 15 поступает в патрубок 2. Вытекая из паттрубка 2 и проходя в зоне факела, воздух еще более нагревается. Теплый воздух через бугор 6 поступает в полость оголовка 10 и с добавлением некоторой порции воздуха из атмосферы засасывается в компрессор. После нескольких прохождений воздуха через подогреватель 14 и слои воды в зоне факела в воэдухозаборной системе ком прессора 12, включающей оголовок 10 и всасывающий трубопровод 11, созда— г ется устойчивый поток теплого, по сравнению с атмосферой, воздуха.

Тепло, получаемое воздухом при прохождении по системе, размещенной в водной среде и включающей часть напорного трубопровода 13,подогреватель

14, трубу 15, патрубок 2 и факел с бугром 6, не уносится в атмосферу, как н прототипе, а передается потоку воздуха, поступающему в воздухозаборную систему компрессора. Таким образом, компрессором засасывается не холодный атмосферный воздух, а теплый, близкий по температуре к температуре воды акватории.

В устройство включен подогреватель

14 воздуха, который состоит из установленной на опорах 24 панели 16, которая может быть изготовлена из

5 !

О

50 металла, железобетона, дерева, пластмассы и т.д., и теплообменных труб.

На фиг. 3-5 изображен теплообменник, включающий панель 16 и одну теплообменную трубу 17. Но таких труб 17 может быть уложено на панели 16 две, три и более. Теплообменная труба 17 на панели 16 должна быть размещена так, чтобы сечение трубы увеличивалось по мере приближения его местоположения к панели 16. Такое требование вызвано условием беспрепятственного отделения ледяной корки, образующейся на поверхности трубы 17.

Как бы эффективно не подогревался воздух, его температура не бывает выше или равной температуре воды акватории. При заборе же атмосферного воздуха или части атмосферного воздуха с очень низкой температурой в холодные зимние дни температура воздуха, поступающего в теплообменник 4, может быть отрицательной. При подогреве такого воздуха на понерхности теп.лообменной трубы 17 и панели 16 образуется ледяная корка. Она снижает эффективность работы теплообменника, поэтому ее необходимо удалить. Чтобы ледяная корка не смерзалась с поверхностью панели 16 и теплообменной трубы 17, они покрыты гидрофобным покрытием 18. В простейшем случае гидрофобное покрытие может быть выполнено в виде нанесенного на поверхности панели 16 и труб 17 слоя солидола или н виде "слоеного пирога" иэ перемежающихся слоев солидола и бумаги.

Ф

При работе теплообменника 4, установленного н акватории рабочей поверхности трубы 17 вверх, на поверхности панели 16 и трубы 17, т.е. фактически на поверхности гидрофобного покрытия 18, образуется ледяная корка за счет замерзания частиц воды, соприкасающейся со слоем 18. С течением времени толщина ледяной корки увеличивается. При замерзании воды и превращении ее в лед выделяется тепло, так называемое тепло льдообраэования. Это тепло через стенки теплообмениой трубы 17 передается воздуху, т.е. не теряется.

Плотность льда .меньше плотности воды. По мере увеличения толщины ледяной корки наступает момент, когда подъемная сила, возникающая эа счет разности плотностей воды н льда, отрывает ледяную корку. В таком случае

3 важно, чтобы ничто не фиксировало ле- бо дяную корку на теплообменной трубе Ст и не удерживало ее. Если теплообмен- те ная труба 17 выполнена круглого сече- во ния (фиг. 5), то выступающая над па- 5 да нелью 16 часть трубы не должна возвы- Он шаться больше, чем на значение радиу- па са сечения. Целесообразнее использо- в вать трубу 17 овоидального сечения ни с максимальным размером по ширине 1р тр (фиг. 4) . Таким образом, предложен-. Со ная конструкция подогревателя воз- тр духа обеспечивает самоочищение его ло ото льда. Оторвавшаяся от подогрева- н . теля ледяная корка всплывает, поды- 15 Ле мается к ледяному покрову 7 и служит 18 дополнительным утеплителем поверх- но ности воды акватории. .т

Практически трудно подобрать идеальный гидрофобный материал и выполнить из него гидрофобное покрытие

l8. Поэтому подогреватель рекомендуется выполнить в виде нескольких секций, поочередно и попеременна включаемых в работу. В то время как один подогреватель находится в работе, другой отключен для освобождения ат ледяной корки. Для этого каждая секция подогревателя снабжена патрубка30 ми 19 со свободными торцами, выведенными в акваторию, и запорными приспособлениями 20, включенными в единую систему регулирования. При работе подогревателя воздуха на поверх ности гидрофобного покрытия 18 об- разуется ледяная корка (на фиг. 3-5 не показана). Она может долго держаться на подогревателе, толщина ее будет увеличиваться; снижая интенсивность теплопередачи, т.е. подогрева воздуха. Обледенелую секцию подогревателя отключают, перекрывая запорные приспособления на обоих концах теплообменника, на трубах 13 и

l5, примыкающих к теплообменнику 14.

Открывают запорные приспособления на трубах, примыкающих ко второй секции, освобожденной от ледяной кор.ки. Эта секция включается в работу.

На патрубках 19 обледенелой секции (патрубки 19 можно изготовить из нетеплопроводного материала) открывают запорные приспособления 20. Воздух, содержащийся в полости теклообменной трубы 17, выходит через левый патрубок 20, полость трубы 17 заполняется водой через правый патрубок

20 (фиг, 3), поскольку левьФ патруб к расположен выше правого (фиг. 2) . енки теплообменной трубы 17 имеют мпературу ниже, чем окружающая да, Вода в полости трубы 17 охлажется, ее плотность увеличивается. а вытекает через правый jнижнцй) трубок 20 в акваторию. На ее место полость трубы 17 через левый (верхй) патрубок 20 вливается B полость убы 17 теплая вода из акватории. здается ток воды сверху вниз по убе 17. Стенки ее нагреваются. Теп-. от стенок трубы !7 передается паели 16 и гидрофобному покрытию 18. дяная корка на контакте со слоем подтаивает, под действием подъемй силы, возникающей за счет разноси плотностей воды и льда, отрывается от слоя 18 и всплывает к ледяному покрову 7. После очищения от ледяной корки секцию подогревателя включают в работу, закрыв запорные приспособления 20 на патрубках 19 и открыв запорные приспособления на трубах 13 и 15, примыкающих к этой секции. Обледенелую правую секцию отключают и ставят на очищенные от ледяной корки.

Применение изобретения позволит повысить эффективность использования майнообразователя путем засасывания . в компрессор теплого воздуха и повышения интенсивности подогрева воздуха в подогревателе. формула изобретения

1, Устройство для образования майны в акватории забоя по авт. св.

И- 1139805, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности использования майнообразователя путем засасывания в компрессор теплого воздуха и повышения интенсивности подогрева воздуха в подогревателе, оно снабжейо размещенным над воздуховыпускным элементом воздухозаборным оголовкам, сообщенным с компрессором посредством шарнирного соединения и трубопровода. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что теплообменные трубы подогревателя воздуха выполнены на панели с уменьшением сечения выступающей над панелью части трубы по мере удаления ее от местоположения поверхности панели, причем наружная поверхность теплообмен1266935 ных труб и смежная с трубами поверхность панелей покрыты гидрофобным материалом.

3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что секции подогревателя воздуха снабжены патрубками со свободными торцами, выведенными в акваторию, и запорными приспособлениями, включенными в единую систему регулирования.

Составите1ть P. Адиатулина

Редактор К. Волощук Техред Л.Сердркова Корректор B. Синицкая

Заказ 5731/23 Тирам 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4